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可燃有机岩矿床(煤、石油)的成因

时间:2010-06-21 21:41 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  (一)煤

 

煤是由古代植物遗体堆积在湖盆、海湾、浅海等地方,经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种可燃性沉积岩。煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。在显微镜下可发现煤中有植物细胞组织和孢子、花粉等,在煤层中还可发现有植物化石,所有这些足以证明煤是由植物遗体堆积而成。

在地质时代,曾经有过气候潮湿、植物茂盛的时代。如石炭纪、二叠纪、侏罗纪时,大量繁生的植物在封闭的湖沼或海湾等地堆积下来,并迅速被泥砂覆盖,植物变成了煤,泥砂变成了砂、页岩。由于有节奏的地壳运动和反复堆积,在同一地区往往具有很多煤层,而每层煤都是被砂页岩分开的。煤层的上下岩层分别称为顶板和底板。顶板和底板之间的垂直距离代表煤层的厚度,可由几十厘米到数十米,甚至百米以上。夹有煤层的一套连续沉积的沉积岩层,通称为煤系,或含煤建造,如门头沟煤系。煤系主要为碎屑沉积物组成,如砂岩、粉砂岩、页岩、砾岩等,其中夹有若干煤层。煤系中有丰富的植物化石。在含煤地层分布的地区,其中可采煤层占有较大的面积,称为煤田,如山西大同煤田,河北开滦煤田等。

由植物转变为煤的过程(统称成煤作用),可分三个阶段:

1.菌解阶段,即泥炭化阶段  当植物堆积在水下被泥砂覆盖时便逐渐与氧气隔绝,由嫌气细菌参与作用,促使有机质腐烂分解,使植物遗体中氢、氧成分逐渐减少,而碳的成分逐渐增加,生成泥炭。植物被细菌分解腐烂的作用,叫菌解作用。这一阶段也可以说是生物化学作用阶段,其式如下:

 

泥炭质地疏松,颜色和条痕皆为褐色,无光泽,比重小(0.70—1.06),可看出有机物质的残体。用火柴可以引燃,烟浓灰多。

2.煤化阶段,即褐煤阶段  泥炭被沉积物覆盖形成顶板后,便处于完全封闭的环境,细菌作用逐渐停止。泥炭被压缩、脱水和胶结,碳的含量进一步增加,过渡成为褐煤。以上这种作用称煤化作用。

褐煤是泥炭进一步变化也就是成岩作用的产物,颜色和条痕皆为褐色或近于黑色,光泽暗淡,比重0.8—1.3,基本上不见有机物的残体,质地较泥炭致密。用火柴可以引燃,有烟。

3.变质阶段,即烟煤及无烟煤阶段  褐煤是在低温和低压下形成的。如果褐煤埋藏在地下较深位置时,就会受到高温高压的作用,致使褐煤在化学成分上发生变化,主要是水分和挥发成分减少和碳的含量相对增加;在物理性质上也发生改变,主要是密度比重、光泽和硬度等增加,而成为烟煤。这种作用就是煤的变质作用。

烟煤的颜色和条痕皆为黑色,有光泽,致密状,比重1.15—1.5,用蜡烛可以引燃,火焰明亮,有烟。

无烟煤是烟媒进一步变质而成。质地坚硬,颜色、条痕为黑色,有光泽,贝壳状断口,比重1.4—1.7。蜡烛不能引燃,燃之无烟。

如果进一步变质,无烟煤可以变为性质完全不同的石墨和天然焦。

在植物变煤的过程中,碳的成分逐渐增加,而氮、氢、氧的成分则逐渐减少,如表4-4。

表4-4  从植物到煤化学元素的含量(%)

 

煤在世界矿产资源中,不论按开采重量或按产值计算,都居重要地位。煤的用途非常广泛,称为“工业的粮食”,是冶金、化工、交通运输和电气工业等部门的重要原料和动力资源。另外,从煤炭中还能提取稀有元素,如锗、镓等。

我国是储煤量极丰富的国家之一,已探明储量达六千多亿吨。近年来,在过去缺煤的南方各省以至西藏高原上都陆续找到了许多新煤田。从地史看,我国主要的成煤期有:

(1)晚石炭世—早二叠世:这是我国主要的成煤期。多分布在北方,煤质优良,煤层较厚。例如,辽宁本溪,吉林通化,山西太原、大同、阳泉,河北开栾、井陉、峰峰,河南鹤壁、焦作、平顶山,山东淄博、枣庄,安徽淮南,江苏贾汪,陕西渭北,云南宜良等煤田。

(2)晚二叠世:是南方各省重要的成煤期。例如,湖北黄石,浙江长兴,福建永安,贵州北部,四川中梁山等煤田。

(3)侏罗纪:这一时期的煤系,分布很广泛。如黑龙江鹤岗、双鸭山、鸡西,吉林蛟河,辽宁阜新、北票,山西大同,北京京西,内蒙古大青山,甘肃窑街、阿干镇,青海柴达木,新疆天山南北两侧,江西萍乡,湖南资兴等煤田。

(4)第三纪:早第三纪煤田主要分布于辽宁抚顺,黑龙江大兴安岭北部等,晚第三纪煤田主要分布在南方。

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